Ошибки при проектировании и монтаже железобетонного ростверка
Пример неправильного проекта.
- Отсутствие четкого проекта с подробным расчетом всех мест расположения свай, их толщины, длины, а также геодезической карты территории.
- Не предусматривается четкая жесткая связь между столбами свай и несущей плитой. Если зимой грунт начинает промерзать, тогда он расширяется. В результате под нижней частью утепленного перекрытия грунт охлаждается медленнее и возникает разнонаправленная сила. Эта сила стремится опрокинуть столб, мерзлая земля давит на верхние слои столба, а нижняя берет нагрузку на себя. В результате столб начинает наклоняться, а если они не зафиксированы жестко сверху, тогда однозначно их вырвет из пазов залитого ростверка.
- Не предусматривается в нижней части ростверка воздушная подушка. Если не удаляется подсыпка под ростверком, тогда через сезонные изменения температур на нее будет воздействовать значительная сила. Она со временем приведет к разрыву опорных площадок, повреждению ленты ростверка. Чтобы такого не случилось, во время заливки на дно котлована ложатся пенополистирольные плиты, которые играют роль амортизатора и защищают от промерзания почвы.
- Неправильно проведенный расчет допустимой глубины погружения свай. Если они забиты не достаточно глубоко, тогда в этом месте здание даст просадку, возникнет перекос несущей конструкции и заваливание одного угла. Со временем разрушается сама плита через чрезмерные нагрузки и цоколь здания. Также через неправильные расчеты или проект конструкции ростверка возможно резкое поднятие одной или нескольких свай, а это неизбежно влечет за собой разрушение перекрытий с дальнейшим уничтожением самого здания.
- Неправильно сделан расчет несущей способности основания. Эту ошибку часто можно встретить в начинающих проектировщиков без опыта работы и практики. Тут проблема состоит в неправильном выборе типа почвы, ведь весь расчет именно на этом и основан. Наибольшей несущей способностью обладают скальные породы и каменистые грунты, наименьшей — мелкозернистые песчаные грунты. Если ошибиться в расчетах есть риск того, что будущая постройка будет со временем постоянно погружаться в землю, и этот процесс будет очень сложно остановить. Поэтому тут нужна полноценная схема расположения, длины и диаметра каждой сваи.
Какие сваи использовать
В свайно-ростверковых фундаментах можно применять любые сваи. Их выбирают исходя из грунтов, планируемой нагрузки дома. Сваи делают из металла, бетона, иногда — дерева. Могут они иметь круглое или квадратное сечение. Различаются они и по способу установки:
- Забивные. Они устанавливаются без бурения или выемки грунта. Обычно — забиваются, потому так и называются. В частном строительстве используются редко: требуется специальная техника. Забивные железобетонные сваи используются чаще при строительстве многоэтажных домов
- Буронабивные. Сначала в грунте проделывается скважина, затем в нее устанавливается и закрепляется опалубка. В нее — арматура, повышающая прочностные характеристики. Потом вся конструкция заливается бетоном.
- Железобетонные буровые. В этом случае тоже бурятся скважины, но в них устанавливаются (забиваются, но с меньшими усилиями) готовые железобетонные сваи.
- Винтовые. Это металлические сваи, заостренные на конце и имеющие винтовые лопасти, разрезающие грунт. При больших глубинах необходима специальная техника, небольшие, длиной до 2-3 метров могут устанавливаться вручную. Один из видов свай — винтовые, их можно использовать с ростверками из разных материалов под разные дома
В частном строительстве чаще всего используют буронабивные сваи. Особенно популярны они при строительстве дач или бань. Могут использоваться и при строительстве небольших домов. Но если дачи и бани можно делать без расчета, то при строительстве дома очень желательно заказать проект.
Разные сваи бывают по форме: квадратного или треугольного сечения, круглые заполненные и круглые полые, иногда разрабатываются сложные формы специально под проект. По тому, как сваи передают нагрузку на грунт, они бывают:
- висячие;
- сваи-стойки. Чем отличаются сваи по типу работы
Висячие сваи имеют большую боковую поверхность и значительную часть нагрузки (до 60-70%) передают с ее помощью. Их используют, если несущей способности грунта на достигнутом уровне недостаточно для того, чтобы выдержать всю нагрузку, а дальнейшее углубление нецелесообразно. В этом случае наличие «пятки» почти ничего не меняет: основная нагрузка передается поверхностью, а не острием сваи.
Ростверк
В единую конструкцию, которая будет жесткой, сваи связываются именно ростверком. Изготавливается эта верхняя часть фундамента из дерева, металла или же железобетонных готовых плит. Также возможна комплектация заливными армированными изделиями, которые являются наиболее прочными.
В разных частях дома нагрузка тоже разная. Это обусловлено наличием мебели и отделки. Функцией ростверка является распределение этой нагрузки равномерно по всем сваям. Это нужно, чтобы опоры неравномерно не оседали. Если сваи неравномерно начнут усаживаться, то сначала фундамент дома начнет разрушаться, а потом и стены.
Ростверки отличаются по способу расположения. Данный элемент фундамента может быть висячим. При этом они находятся на достаточно большой высоте и, соответственно, подполье не является изолированным.
Еще один тип ростверка – мелкозаглубленный. Особенностью такого фундамента является защита подполья от сквозняка. То, что при этом ростверк немного погружен в грунт не означает, что этот фундамент может выдерживать большие нагрузки.
Фундамент с бетонным ростверком заглубленного типа очень схож с ленточным фундаментом, который усилен сваями. Данная разновидность усложнена в монтаже и достаточно дорого обходится. Поэтому и устанавливают его редко.
Расположение свай в ростверке
В большинстве случаев опоры в грунте располагают вертикально. Иногда может потребоваться наклонная установка, причем нескольких штук в одном месте. Такой способ применяют, если могут возникнуть горизонтально направленные силы. Например, при строительстве на наклонных участках.
Расположение свай на плане дома
Сваи могут располагаться точечно — под опорами (колоннами, стойками). Такое расположение характерно при строительстве навесов или устройстве кровли над открытыми площадками. Тогда опоры ставят точно под колоннами, удерживающими кровлю.
Под частные дома небольшой этажности сваи располагают в виде ленты. Ставят их в один ряд, иногда в два или три, смещая друг относительно друга. Иногда в самых нагруженных частях, например, в углах, под участками с большой планируемой нагрузкой, их располагают кустами: несколько штук на небольшом расстоянии друг от друга.
Как расставить на плане дома самостоятельно
При проектировании свайного фундамента собственными силами обычно поступают следующим образом. На плане здания, нарисованного с соблюдением масштаба, обязательно закладывают сваи в углах и в местах пересечения с простенками. Если они отстоят друг от друга на расстоянии больше 3 метров, между ними ставят промежуточные опоры. Желательно чтобы сваи располагались одна от другой на расстоянии от 2 до 3 метров.
Сначала расставляют сваи по углам, потом под местами примыкания несущих стен
Принцип прост, но еще нужно определить необходимую площадь свай. А ее нужно рассчитать (скорее, подобрать).
Столбчатый фундамент с низким ростверком
Данная схема применяется в последнее время довольно часто, но использование её связано с определённым риском. Всё дело в том, что многие застройщики совершают ошибку, пытаясь соединить в одном фундаменте сразу два — столбчатый и мелкозаглубленный (незаглубленный) ленточный. А ведь принципы работы этих двух видов фундамента абсолютно противоположны друг другу.
Мелкозаглубленный ленточный фундамент выполняется в виде единой жёсткой рамы, которая под воздействием сил морозного пучения имеет возможность немного приподниматься и опускаться вместе с грунтом. Столбчатый же фундамент специально заглубляется ниже глубины промерзания, чтобы исключить его подъём в зимнее время года.
Теперь представим себе ситуацию: мы залили столбы, выкопали небольшую траншею, сделали, как положено для мелкозаглубленных фундаментов, песчаную подушку и залили ленту. Зимой приходят сильные морозы, снега выпало мало, грунт начинает промерзать и подниматься. При этом он поднимает и нашу мелкозаглубленную ленту и подушка здесь не спасает (как некоторые думают), ведь песок несжимаемый материал, он всего лишь играет роль жёсткой прокладки улучшающей несущие свойства грунта.
Поднимаясь, лента тащит за собой и столбы. Под ними появляется пустое пространство. Из-за упругости грунта это пространство не сохраняет своего диаметра всю зиму, сечение несколько уменьшается (особенно при влажном или песчаном грунте). То есть весной, когда на поверхности земля начнёт оттаивать, столбы не опустятся на первоначальную глубину. И этот процесс может повториться не один раз.
Ещё интереснее когда мелкозаглубленный фундамент делают на столбах ТИСЭ (с расширением внизу), даже не обращая внимания на то, что создатель данной технологии Яковлев в своей книге «Универсальный фундамент. Технология ТИСЭ» чёрным по белому пишет и обосновывает, почему этого делать нельзя. На пучинистых грунтах это может привести либо к излому ленты между столбами, либо к её отрыву от столбов.
И всё же сделать низкий ростверк для столбчатого фундамента возможно. Рассмотрим такую схему:
Данная конструкция подойдёт тем, кто хочет сделать в доме полы по грунту. Кроме того здесь не нужно думать над обустройством забирки, которая необходима при высоком ростверке.
Вместо песка используется простой пенопласт с минимальной плотностью ПСБ-С-15 толщиной 10 см. Он имеет определённую упругость и может при необходимости воспринять вспучивание грунта. Для уменьшения пучения делают утеплённую экструдированным пенополистиролом (ЭППС) отмостку.
Принципы выбора размеров сечения низкого ростверка, его армирования и заливки такие же, как и для высокого. Повторяться не будем.
Что такое свайно-ростверковый фундамент
Чтобы более детально понять, что такое свайно-ростверковый фундамент, следует вспомнить устройство классического свайного фундамента. Это несущая конструкция, представленная определённым количеством свай, заглубленых в землю. Сваи заглубляются по периметру и площади будущего строения с некоторым шагом, который высчитывается исходя из проектной нагрузки.
Для обвязки свайного фундамента используется ростверк из деревянного бруса
Главный недостаток свайного фундамента — это плохое распределение нагрузки между опорами. Поэтому этот вид несущего основания используется только для небольших бревенчатых и каркасных построек.
Благодаря жёсткой связи между опорами нагрузка, оказываемая на фундамент, распределяется более равномерно. Это даёт возможность использовать свайный фундамент ростверкового типа для постройки строений из блоков и кирпича.
Как работает ростверк
Ростверк — это верхняя горизонтальная часть свайного фундамента, объединяющая несущие опоры в единую конструкцию. Этот элемент фундамента принимает и равномерно распределяет нагрузку от стен строения на опоры в виде свай. Несущие элементы в свою очередь передают нагрузку в грунт.
Высота опор свайно-ростверкового фундамента зависит от глубины промерзания грунта
По сути, основная задача ростверка — это объединение свай в единое сооружение, что значительным образом улучшает распределение нагрузки, предотвращает просадку отдельных свай в грунт, снижает риск повреждения несущих стен и других конструктивных узлов строения.
По способу исполнения ростверк фундамента может быть сборным или монолитным. Наиболее показательным примером сборного ростверка является пояс из стальных балок, которые фиксируются между собой при помощи сварки. В основном сборный ростверк применяется для нежилых построек, рассчитанных на 15–20 лет эксплуатации.
Монолитный ростверк представляет собой более цельную и прочную конструкцию, для изготовления которой используются различные материалы. Например, популярным типом монолитного ростверка является железобетонная лента. Иногда этот тип ростверка также именуется ленточным из-за некоторого сходства с одноимённым видом фундамента.
Наземный ростверк должен располагаться на песчаной подушке толщиной до 30 см
В зависимости от положения конструкции относительно грунта можно выделить следующие типы ростверка:
- висячий — располагается над поверхностью земли на расстоянии 10–15 см и более;
- наземный — ростверк лежит на поверхности земли без заглубления в грунт;
- заглубленный — нижняя часть ростверка располагается ниже уровня грунта и опирается на песчано-гравийную подушку.
При возведении жилых строений наиболее часто используется висячий или так называемый высокий тип ростверка. Расстояние между грунтом и нижней плоскостью ростверка предохраняет основную конструкцию фундамента от деформации и вырывания из особо пучинистых типов грунта.
Наличие пустоты между грунтом и полом строения позволяет подполу постоянно проветриваться, что снижает уровень влажности в помещениях дома или бани. Наземный и заглублённый ростверк применяется при постройке малоэтажных домов, когда требуется более прочное основание с повышенными теплоизоляционными качествами.
Расчет свайно-ростверкового фундамента
Для того чтобы быть хоть отчасти уверенным в надежности фундамента его желательно хоть приблизительно рассчитать. Для этого потребуется проделать несколько не самых сложных расчетов.
- Рассчитывается масса дома (учитываются все материала и примерный вес «начинки»).
- Исходя из веса и коэффициента надежности, определяется необходимая опорная площадь.
- Так как сваи уже расставлены, можем посчитать их количество.
- Дальше подбираем площадь сечения свай. Так как мы знаем их количество, то умножив на выбранную площадь, узнаем общую.
- Полученный результат сравниваем с рассчитанной ранее (пункт 4) опорной площадью.
- Если площадь, которую нашли на шаге 4 больше той, которую рассчитали на шаге 2, выбранные параметры свай нам подходят.
- Если меньше, увеличиваем планируемое сечение свай, снова перемножаем и сравниваем. Так находим требуемую площадь сваи.
Иногда выгоднее не увеличивать площадь свай, а поставить их чаще. Методика расчета при этом не изменяется.
Несущая способность свай разных диаметров в различных грунтах
Площадь опоры, необходимая для нормального распределения нагрузки считается по формуле:
Где Н — несущая способность грунта (ее можно взять из таблицы). Коэффициент 1,4 применен из-а того, что свайным фундаментам требуется больший запас прочности: мы ведь не знаем, какой грунт находится под всеми сваями. Потому лучше перестраховаться.
Подробнее о расчете опорной площади и подсчете массы дома смотрите в видео.
Монтаж свайно-плитного фундамента
Этот тип основания предполагает использование двух технологий — свайного и плитного фундамента. Подготовительный этап одинаков для всех видов — очистка территории, разметка и планировка конструкции. Требуется уплотнение почвы для установки свай. Решаются вопросы подготовки территории к прокладке коммуникаций, создается дренажная система.
Дальнейшие этапы работы:
- Выемка грунта.
- Установка свай.
- Монтаж плиты.
Разметка фундамента и обустройство котлована
Разметка выполняется по осям свайного поля. Обноски монтируются на расстоянии 1-2 м от углов сделанного котлована. По осям натягиваются шнуры. Для оконтуривания на каждой стороне котлована используется известковый раствор.
Пример залитого СПФ
Если применяется фундамент с ростверком, выемка грунта не понадобится. При технологии глубокого залегания плиты котлован забирается на глубину 2-2.5 м, с учетом глубины промерзания грунта. Малозаглубленная плита может быть установлена на глубину 0.7-1 м, при низком наземном или подземной ростверке разработка котлована выполняется на глубину 0.5 и 0.7 м соответственно.
Технология изготовления свайного поля
Чем больше количество опор, тем выше затраты на фундамент. Сваи должны быть под несущими стенами, по углам и в местах примыкания смежных стен. Опоры устанавливаются и под веранды и другие пристройки.
Расстояние между сваями рассчитывает отдельно в каждом конкретном случае, с учетом множества параметров. В качестве усредненного значения принимается минимальный шаг длиной в три диаметра сваи, максимальный — в шесть диаметров
Но это условные величины, нельзя недооценивать важность оптимального расчета количества свай, и лучше доверить эту часть работы профессионалам
Установка свай после выемки грунта.
Обустройство свайного поля включает этапы:
- создание отверстий на проектированную глубину;
- опалубка из рубероида, полиэтиленовых или асбестоцементных труб;
- армирование;
- бетонирование с подвижностью П4, уплотнение смеси.
В качестве арматуры выбираются стержни диаметром 8-14 мм переменного сечения. На каждую сваю конструкции устанавливается не менее 4 стержней. Обвязывается каркас хомутами, выполненными из гладкой арматуры. Верхние плиты обвязывающих стержней диаметром 6-8 мм изгибаются перпендикулярно поверхности земли — впоследствии эти концы связываются с сеткой ростверка или плиты.
Дальнейшие этапы можно выполнять после достижения 50%-ной прочности смеси.
Монтаж плиты
Поэтапная модель установки свайно-плитного фундамента.
Плита изготавливается поэтапно:
- Стяжка без арматуры слоем до 10 см. Такая подбетонка выравнивает гидроизоляцию и предохраняет её от разрывов.
- Укладка гидроизоляционной пленки толщиной 0.15 см.
- По периметру фундамента устанавливается щитовая опалубка с высотой больше проектной отметки на 5-7 см, что позволит удерживать бетонную смесь в процессе трамбовки.
- Армирование профилем переменного сечения с максимальным квадратом ячейки стороной 30 см. Нижняя сетка арматуры укладывается на полимерную или бетонную прокладку, толщина ее составляет до 4 см. Верхняя часть такой же конфигурации укладывается на хомуты, для связки верхней и нижней сетки по торцам устанавливаются П-образные элементы.
- Заливка бетоном осуществляется в едином направлении, для выравнивания используется правило. Утрамбовка выполняется вибраторами.
В первую неделю после укладки и уплотнения смеси применяются мокрые песочные или опилочные компрессы, возможен полив бетона в жаркое время года. В холодное время используется теплоизолятор или пленка для укрывания.
Ростверк
При использовании свайно-ростверкового фундамента с плитой может использоваться два вида опалубки:
- Несъемная из неплотного пенопласта. Такой материал не давит на ростверк, поскольку при вспучивании грунтов легко сжимается.
- Съемная опалубка применяется только при надземном ростверке, который устанавливается на высоте до 1.2 м от поверхности земли. При наземном или подземном ростверке такой вариант невозможен, поскольку нормальная распалубка не получится.
Свайно-ростверковый фундамент.
При использовании несъемной опалубки процесс выполняется аналогично с бетонированием монолитной армированной плиты. Подбетонка в этом случае отсутствует, вместо неё используется пенопласт.
Если применяется съемная опалубка, для фиксации палубы используются стойки, служащие основанием для опоры прогонов и балок. Варан свайно-плитного фундамента с висячим ростверком является самым затратным и к нему прибегают крайне редко.
Расчет буронабивного фундамента с ростверком
Прежде, чем начинать монтировать фундамент из буронабивных свай с ростверком, необходимо все очень тщательно просчитать. Только правильные параметры и цифры позволят добиться нужного результата и обеспечить прочность, надежность, длительный срок эксплуатации будущего здания.
Расчет буронабивных свай
В процессе расчета свай определяют такие величины: длина опор, диаметр, число и схема расположения. Диаметр обычно берут в диапазоне 15-40 сантиметров, оптимальным считается сечение в 20 сантиметров. Для более точных расчетов можно воспользоваться специальными таблицами с указанием диаметра опор и их несущей способности, актуальной для разных материалов.
Если есть значение несущей способности отдельной сваи, по формуле высчитывают расстояние между ними:
l = P/Q – тут:
- l – оптимальное расстояние между опорами
- Р – показатель несущей способности сваи
- Q – нагрузка на погонный метр основания (массу здания делят на длину самого ростверка)
Так, для дома весом 50 тонн, который строится на глинистой почве на опорах сечением 20 сантиметров, нужно 27 опор (50000 килограммов / 1884 килограмма = ). Также помнят о правиле: расстояние между сваями должно быть равно минимум трем их диаметрам. То есть, если берутся сваи сечением 20 сантиметров, расстояние между ними должно быть как минимум 60 сантиметров. Для плотного грунта цифру увеличивают на четверть.
Монтировать основание под дом нужно по предварительно составленной схеме, в основе которой лежит СНиП, требующий выполнения таких правил: сваи должны быть в углах здания, вдоль несущих стен и под входной группой.
Также желательно устанавливать опоры под тяжелыми элементами (печь, камин, котельная и т.д.). Глубина бурения зависит от того, на какой глубине обнаружены несущие грунты, от уровня промерзания почвы в регионе. Обычно бурят на глубину метра.
Расчет монолитного ростверка
Когда создается буронабивной фундамент с ростверком, технология предполагает точный просчет самого монолитного каркаса: его высоты и ширины. Чтобы получить значение ширины, используют формулу:
В = М/L*R – тут:
- В – ширина ленты
- М – вес здания
- L – показатель длины ростверка
- R – точное значение несущей способности верхнего слоя почвы
Формулу используют и для мелкозаглубленного основания, и для ростверка нулевой высоты. Висячий ростверк считают по другой технологии, достаточно сложной – в таком случае расчеты лучше предоставить выполнить профессионалам.
Ширина ростверка обычно равняется 35-50 сантиметрам. Для коттеджа средней величины вполне будет достаточно ширины в 40 сантиметров и высоты в 30-50 сантиметров, что зависит от предполагаемого заглубления.
Расчет армирования
Когда создается фундамент, буронабивные сваи с ростверком обязательно должен объединять армированный каркас. Армируют рифлеными стальными прутами диаметром 10-12 миллиметров, вяжут гладкой вязальной проволокой сечением от 6 миллиметров.
Положение СНиП диктуют такие правила:
- Число прутьев в продольном поясе – минимум 4 с расстоянием до 10 сантиметров
- Шаг между поперечными перемычками в продольном поясе – до 30 сантиметров, между соединяющими вертикальными – до 40 сантиметров
- Толщина защитного слоя бетона – минимум 5 сантиметров со всех сторон, чтобы избежать коррозии металла.
Чтобы понять, как рассчитывать количество арматуры, можно взять простой пример. Так, если создается монолитный ростверк периметром 9х7 метров, а условные габариты обвязки составляют 40х40 сантиметров, для армирования используются два продольных пояса с тремя стержнями диаметром 14 миллиметров каждый. Значение шага между прутьями равно 10 сантиметрам, пояса объединяют перемычки из прутьев диаметром 11 миллиметров с шагом в 20 сантиметров.
Выполнение расчета:
- Определение общей длины стержней в верхнем продольном поясе: 9+9+7+7 = 32 метра (периметр ростверка), 32х3 = 96 (длина трех прутьев) 96 х 2 = 192 (длина, нужная для двух поясов).
- Перемычки используются длиной 30 сантиметров, располагаются на расстоянии в 20 сантиметров. Для обоих поясов ростверка нужно: 2х(32/0.2) = 320 штук по 30 сантиметров = 96 метров.
- Длина вертикальных перемычек, объединяющих оба каркаса. Длина их такая же, 30 сантиметров, для квадратного ростверка = 96 метров.
Получается, что в данном случае нужно закупать 192 метра арматуры сечением 14 миллиметров и 96 + 96 = 192 метра сечением 11 миллиметров для перемычек.
Вязальную проволоку рассчитывают так: на одно соединение тратится 40 сантиметров материала. Количество соединений равно: 4х(32/0.2) = 640 штук по 40 сантиметров = 256 метров.
